内河船舶管理雷达ppt课件

.,第一节雷达基本工作原理,引言,“雷达”译自英文词汇RadarRadiodetectionandranging无线电探测和测距。定义：雷达是一种通过发射电磁波和接收回波，对目标进行探测和测定目标信息的设备。,.,海上雷达的用途,航海雷达特点:厘米波长（3公分-X波段，10公分-S波段）脉冲发射，导航,.,一、雷达的测距与测向原理,.,1.雷达测距原理t:往返于天线与目标的时间,C:电磁波在空间传播速度3108m/s。,2.雷达测向原理借助于定向天线扫描.,三、雷达的基本组成,.,发射脉冲,回波,显示器,回波,Fig1-2(2),发射机,接收机,电源,船电,船首线,微波传输线,天线,方位,回波,T/R,触发器,Transmitter,Receiver,T/R,天线,收发机,显示器,ARPA,Fig1-2(1),触发器,方位与船首线,.,.,天线:发射和接收双功能,收发开关:保证天线工作在双功能状态。,发射机:产生触发脉冲调制器(放大器)天线空间,接收机:接收回波脉冲处理器(放大器)显示器(进一步处理),显示器:显示任何与导航有关的信息。,ARPA:Automaticradarplottingaidsaplottingdevice,电源:中频.(4002000Hz)将船电变为雷达用电。,.,2.0方位分辨率,方位分辨率取决于:,1.水平波束宽度（越窄）2.荧光屏光点的几何尺寸（越小）,方位分辨率,象素分辨率,相同距离而不同方位两物标,.,2.2距离分辨率,距离分辨率取决于：,光点半径,带宽失真,脉冲宽度,光点半径,距离分辨率,荧光屏边缘,A,B,实际目标,1.量程选择(近量程）2.脉冲宽度和回波波形（越窄）3.荧光屏光点的几何尺寸（越小）4.接收机性能,.,2.2雷达盲区,最小作用距离取决于：R=Hctg/2,Rmin1和Rmin2取较大者IMO规定：50米1nmile,最小作用距离取决于：雷达的安装位置，吃水，垂直波束宽度。,.,电磁波特性,直线传播（微波波段）二次辐射（反射）匀速传播（同一介质）,目标,.,物标的回波与雷达图像的关系,1）竖立的、光滑的、良导体的物体对雷达波的反射能力强，反之反射性能差。2）物体的表面形状也影响雷达波的反射性能。由三个平板构成的角反射体其反射性能好，球形物体反射性能差。,.,雷达目标及回波特征,几种雷达物标的回波特性1.浮标航海用浮标高度低、体积小，形状一般又为球形、圆柱形、圆锥形及杆形等不良反射体，因此是不良的雷达物标，其探测距离大约从605nmile不等。加装了角反射器的浮标，雷达探测它的能力将大大增加。现在，在一些重要的浮标上加装了雷达应答器(Racon)，则雷达对它的探测距离和识别力大大提高了。浮标用铁锚等方法固定于海底，其位置受暴风、强流等的影响容易移位。,.,2船舶其回波强度取决于船舶的视角、形状、大小及暴露于雷达波束照射范围的结构、面积及材质。一般正横方向的回波强度大于船首尾方向的；大船的回波强度大于小船的；空载时的回波强度大于满载时的；钢铁结构的回波强度大于木质的或玻璃钢的；滚装船的回波强度大于满载油船的：等等，下面是些船舶的最大探测距离(本船天线海面以上的高度为15m),.,4建筑物大群建筑物，高墙多，面积大，方向不一，回波强，但回波密集难于辨认，不宜作定位依据。5岸线只有当海岸较陡或距离较近的岸线回波才显示与海图基本一致的形状，否则，其形状和位置都会有出入，特别是低而乎坦的海岸或是表面平滑、坡度斜缓的泥滩、沙滩等，往往是先发现内陆的山岭而后发现岸线，这种岸线不宜用作定位或导航。当沙滩、泥滩上有植物覆盖时，回波会大大加强。风浪天，岸边有大浪时岸线的探测距离也可能增加。,.,6过江电缆过江电缆一般是几根表面很光滑的粗电缆，又是良导体，只有当雷达波束与电缆表面成90时才有反射，它的回波往往是一个亮点，而不是一条线。7快速物标水上飞机和水翼船等高速物标，在天线转动一圈的时间内位置变化很大，在雷达屏上的图像往往呈点线状断续回波，较难判断物标动向。,.,A,B,C,A,岛屿,岛屿,岛屿,扫描线,扫描,方向,O,扫描原点,(本船),CRT边缘,实际距离,探测距离,本船,(a)侧视图,(b),俯视图,(c)雷达图像,本船,外形轮廓,A,C,C,.,雷达目标,雷达所能发现的所有目标。船舶岛屿（陆地）浮标海浪杂波雨雪杂波,.,.,.,雷达/ARPA,ECDIS,GPS/DGPS和自动舵构成的自动船桥系统是未来主要的导航系统,.,目标信息,相对位置（距离和方位）真速度真航向CPA（ClosestPointofApproach)TCPA(DistancetoCPA),.,3.9阴影扇区及真假回波,由于绕射，雷达波束的弯曲阴影区的强反射物标也会被接收到，但方位不准确。在阴影区中的小木船容易丢失。,1.阴影区,产生原因：,本船上的高大建筑物的遮挡。总是存在。,陆地上的遮挡物或其它船舶的遮挡和吸收。随船舶运动变化。,.,2.间接反射回波,原因：船岸高大建筑物二次反射造成的。,回波的特点:1)假回播的距离和方位与真回波均不同2)假回波的方位为间接反射体所在的方位,相距本船的距离比真回波略大3)假回波常出现在扇形阴影区,.,3.多次反射回波,（1）产生原因由于雷达波在本船与物标间多次反射而均被天线接收形成的回波，称为多次反射回波。这种假回波经常在本船正横附近近距离内有正横的大船或有较好反射面的建筑物、机械设备等时发生。（2）特点多次反射回波是在真回波外面等间隔分布的一串回波，强度越来越弱，间距均等于真回波的距离，特点明显，易于识别。,图5-2-3多次反射假回波,.,4.旁瓣回波,旁瓣波束引起的假回波较弱，可通过调整增益或STC消除,常出现在近距离。,特点：1）假回波到本船的距离与真回波相同，2）假回波的方位与真回波相差90度，3）强度比真回波弱,.,5.二次扫描回波,由于发射脉冲过强，远距离物标经很长时间在第二次扫描时返回，引起测距误差。.常出现在超折射气象中,.,特点:(1)方位是真实,(2)距离=真实距离CT/2.,(3)改变量程使图像变形或消失.,(4)直线陡岸在屏幕上变成V字形图像。,.,第二节、雷达一般操作,.,船用雷达的操作,.,船用雷达的操作,.,第四章船用雷达的操作,第一节控钮符号作用及操作要点,一、有关电源的开关,中频供电(400-2000Hz),1.船电闸刀（ShipsPowerSwitch）：合上驱潮、维护断开2.预备（STANDBY）：低压供电，高压延时25分钟。3.发射（ON）：高压供电，开始发射。,二、有关图象质量的控钮,1.亮度（BrillianceTube或IntensitySweep）：扫描线刚好看不见2.调谐（Tuning或Tune）：1）指示最大；2）图象最饱满、清晰3.增益（Gain或Sensitivity）：噪声斑点刚好可见4.脉冲宽度（PulseLengthSelector）：选择长、中、短（窄）脉冲5.聚焦（Focus）：固定距标圈最细最清晰为好,.,第一节控钮符号作用及操作要点,三、有关杂波抑制的控钮,1.海浪干扰抑制（Anti-ClutterSea或Sea-EchoSuppression）：（SencitivityTimeContorSTC）68nmile2.雨雪干扰抑制（Anti-ClutterRain/Snow）：（FastTimeConstantFTC）3.同频干扰抑制（Defruiter）（RIC、IR）：抑制同频干扰信号,四、有关测量的控钮,1.电子方位标志（EBL）：精测目标方位2.方位标尺旋钮（CURSOR）：测方位及导航3.可动方位圈（BearingDial）：测目标真方位,.,第一节控钮符号作用及操作要点,4.量程（RangeScale）选择：探测范围5.固定距离标志（RangeRings）：粗估目标距离6.活动距离标志（BearingDial）：精测目标真方位7.显示方式（Presentation）：1）真/相对方位：HEAD-UP；NORTH-UP；COURSE-UP2）真/相对运动：TM/RM选择,四、辅助调整,1.中心调整（CenteringShift）：调扫描中心VERT、HORIZ2.船首线按钮（HeadingFlash或SHMoff）：按下船首线消失3.刻度盘照明（Dimmer）：读刻度盘数据4.作图器照明（Plotting）：标绘用5.性能监视器（Monitor）：监视收发及总性能6.罗经复示器调节（Compass）：匹配航向7.测试电表：检查工作状态,.,第二节一般操作步骤,一、基本操作,1.开机前的检查：,1）天线上是否有人或阻碍天线旋转的障碍物2）是否GAIN、SWEEP逆时针到底；STC、FTC处于正常位置3）船电闸刀是否合上,2.开机：,1）雷达开关（PowerSwitch）置于STAND-BY，等3分钟,2）雷达开关（PowerSwitch）置于ON,3）调扫描线亮度（Sweep）：使扫描线刚好看不见,4）调增益（Gain）：使噪声斑点刚好可见,5）调调谐（Tune）：使调谐指示偏转最大或影象最大最亮最清晰饱满,2.关机：,1）雷达开关（PowerSwitch）置于STAND-BY2）GAIN、SWEEP逆时针到底；STC、FTC处于正常位置3）雷达开关（PowerSwitch）置于OFF,.,第二节一般操作步骤,二、需要操作：视具体任务来操作,1.显示方式选择：,1）避让观测：相对运动船首向上2）导航定位：真北向上，注意匹配航向,2.测方位注意事项：,1）选择包含目标影像的最小量程2）检查船首线是否正确3）适当减小增益，减小目标回波影像4）孤立点状目标测中心5）电子方位线是否准确6）扫描中心与机械方位标尺中心重合，注意视差,.,第二节一般操作步骤,3.测距离注意事项：,1）选择包含目标影像的最小量程（1/2-1/3为准）2）适当减小增益，减小目标回波影像3）经常用固标圈校准活标圈4）活标圈的内沿与目标影像的前沿（内沿）相切5）不要用目标影像的余辉测量,4.其它：量程、脉宽、真运动、偏心,三、注意事项,1.开机前一定要检查天线附近是否有人或其它障碍物2.开机前、关机前及量程转换前均应先将“亮度”旋钮关小3.雾航、夜航等情况下频繁使用雷达时，暂时不用只关高压4.发射前必须预热3分钟，紧迫情况可用“紧急”开关，但尽量少用5.正确使用和调节各种控钮，以获得最佳雷达图像6.雷达的开机间隔时间不超过一周,.,第二章雷达干扰,一、雷达干扰船用导航雷达的荧光屏上除了显示实际物标的回波外，还会显示一些干扰杂波，影响正常的雷达观测。这些干扰杂波主要是海浪干扰、雨雪干扰、同频雷达干扰等，面简单介绍它们的特点及抑制的方法。,.,1波浪干扰,波浪反射雷达波产生的干扰杂波称为波浪干扰。其特点是：(1)近处波浪回波非常强，但随着距离的增加，强度按距离的指数规律(1R4)急剧减弱。一般风浪时，海浪干扰范围可伸展到68nmile，大风浪时可达810nmile。(2)波浪干扰的强度还与相对风向有关，上风舷强且伸展得远。(3)波浪干扰的特征是在扫描中心周围呈鱼鳞状亮斑，而风浪大时会变成辉亮实体，淹没其中的弱小物标回波。幅度较大的长涌，可在屏上见到一条一条的浪涌回波。,.,(4)海浪干扰的强弱还与雷达的一些技术参数有关：天线高度高、垂盲波束宽度宽，则入射余角大，海浪干扰强；水平波束宽、脉冲宽度宽，则雷达波照射海浪的面积大。回波就强；海面平静时，水平极化波的海浪干扰弱，垂直极化波的干扰强；海面有浪(浪高在13m)时。则相反，垂直极化波的海浪干扰弱些。此外，海浪回波的大小还与发射频率、天线转速等因素有关；频率高，转速慢，海浪干扰就强。很强的海浪回波会淹没海浪回波覆盖区内的物标回波，甚至会使接收机产生饱和或过载，使其失去放大能力而丢失物标回波。,.,抑制海浪干扰的方法有：,(1)使用STC钮，减低中频放大器的近距离增益，以抑制近距离很强的海浪干扰，而随着距离的增加，该电路逐渐恢复中频放大器的增益，不会影响对中、远距离物标的探测。不过，使用STC后可能丢失近距离的弱小物标回波。应特别注意不要抑制过大，而且要加强其他方法的嘹望。(2)选用S波段雷达进行规测，但S波段雷达分辨率比X波段差。,.,.,2雨雪干扰,降水不仅使雷达波产生衰减，而且还会产生反射形成干扰杂波。干扰呈密集点状回波群，无明显的边沿，像疏松的棉絮一样。般雨量下，雨回波的强度比船舶、陆地等的回波弱。但热带大暴雨的回波会变成一块亮饼，极难与小岛回波分辨开来。,.,雨雪干扰的强度不仅与降雨量大小有关，还与雷达波长、脉冲宽度及天线波束宽度等有波长越短，干扰越强，脉冲越宽，波束越宽，干扰越强，干扰的强弱与降雨区的面积无关。,.,抑制雨雪干扰的方法有：,(1)调节“雨雪抑制”旋钮，并适当减小“增益”，可较好地抑制雨雪干扰，但它也微分了物标回波，故可能丢失弱小物标回波。使用“雨雪抑制”旋钮后，可突出回波的前沿，提高雷达的距离分辨率。还可调节“调谐”旋钮提高效果。,.,(2)使用S波段雷达，也可在一定程度减弱雨雪干扰。(3)使用CFAR处理电路也可较好地抑制雪雨干扰。雨雪干扰会遮盖雷达图像，使图像模糊，强的雨雪干扰会淹没物标回波。但有时也可利用雷达探测雨区的位置、移动方向和速席，作为装卸货时决定开关舱时间的参考。,.,3.雷达同频干扰,两台距离相近的同频段雷达同时工作时，相互间产生的干扰称为雷达同频干扰。这种干扰就是由一台同频段雷达的发射波直接或间接被本台雷达天线接收所造成的，而且不仅主波束会产生，旁波束也会产生。,.,雷达同频干扰的图像根据两台雷达的脉冲重复频率的差异大小有所不同：(a)脉冲重复频率相同(b)脉冲重复频率相近(c)脉冲重复频率相差很大,.,.,抑制同频干扰的方法有：,(1)使用雷达同频干扰抑制器。使用时应注意先将增益、调谐及STC等抗干扰钮调至最佳状态，并关掉FTC电路。此外，应注意使用该抑制器后会丢失弱小物标回波，应加强其他方式的嘹望。(2)可适当减小量程，使干扰的影响减弱(3)改用另一频段雷达工作。,.,第三节维护保养,一、天线系统,1.每月用清水软布清洁，不得在天线辐射窗上涂油漆。油污不能用酒精以外的清洁剂2.半年检查一次天线底座、波导连接和水密情况3.半年除锈涂油漆一次，天线辐射窗不准涂油漆4.防止撞击波导，注意变形开裂5.齿轮箱定期加注防冻润滑油,二、收发机,1.三个月检查电缆连接器件一次2.三个月内检查测试电表数据一次，开机半小时后进行3.半年清洁箱内的灰尘一次4.收发机正常而回波明显减弱，检查波导管内是否积水5.更换新磁控管后需老练6.更换主要部件后应调试并做好记录,三、显示器,1.半年清洁内部灰尘一次2.用干软布抹去荧光屏表面灰尘3.检查电缆器件连接是否正常4.旋转线圈式应定期按规定加油和去污5.高压帽打火时应放电清洁,.,主要控钮,一、电源开关作用：控制雷达中频电源。关机（OFF）：切断电源。预备（STANDBY）：低压供电，高压延时35分钟。发射（ON）：高压供电，开始发射。,控制面板,.,主要控钮,二、调节图像质量作用：使图像清晰饱满。亮度（BRIGHTNESS）：调整扫描线亮度。增益（GAIN）：控制回波和杂波的强弱。调谐（TUNING）：调本振频率。,控制面板,.,主要控钮,三、抑制杂波作用：消除杂波和干扰。海浪抑制（STC）：消除海浪杂波。抗雨雪（FTC）：抑制雨雪干扰。同频干扰（RIC）：消除雷达互干扰。极化选择（POLARIZATION）：水平，垂直，园极化。恒虚警（CFAR）：抗强杂